Iluminação pública e a tecnologia LED: Impactos da “luz azul”!

Introdução | Parte I

Fig. 1 — Pesquisa Google — Fonte: Google

As criticas têm sentido? Será o LED o vilão que veio para desgraçar a ambiência noturna e o “equilíbrio existente” na iluminação pública artificial? Porque se queixam os cidadãos?

LED como fonte de luz | Parte II

Para compreender os impactos da tecnologia LED e este debate é importante ter algumas noções básicas de factores-chave, que são de seguida explicadas.

Fig. 2 — Escala de Kelvin — Fonte: www.superbrightleds.com

O que é a temperatura de cor (correlacionada) ou TC?

Fig. 3 -Diferentes temperaturas de cor do “Branco” Fonte: www.superbrightleds.com/blog/
Fig. 4 — Exemplo de um gráfico de distribuição espectral para várias fontes de luz — Fonte: Cree Inc.
Fig. 5 — Diagrama esquemático da conversão de fósforo (pcW) no LED Fonte: http://www.journalofsolidstatelighting.com/content/1/1/19

“Luz Azul” emitida pelos LEDs versus restantes fontes de luz

Fig. 6 — Intervalos de comprimento de onda para luz monocromática (nm) Fonte: http: physics.info/color/
Fig. 7 — Comparação de % do componente azul em diversas fontes de luz — Fonte:Dep. Estado de Energia USA (DOE)

Poluição Luminosa | Parte III

Associações de ambientalistas como a Dark Sky Association(5), astrónomos, ambientalistas e parte da classe médica são quem mais alertam para o aumento da poluição luminosa provocada por LEDs com TC≥3000K. A poluição luminosa(6) é provocada pela luz que sai da área que se pretende iluminar e apresenta inconvenientes de várias ordens, que atingem o cidadão nos aspetos mais dramáticos: o bolso, o descanso e a qualidade de vida. É a soma de todos os efeitos adversos da luz artificial.

Fig. 8 — As várias vertentes da poluição luminosa — Fonte: International Dark-Sky Association viahttp://www.ecmweb.com/lighting-amp-control/latest-light-pollution

Os LEDs de temperatura de cor acima dos 3000K causam maior poluição luminosa!

Fig. 9 — Vista noturna, com visível contaminação luminosa, da Ponte 25 de Abril sobre Lisboa — Fonte: André Antunes

Para concluir esta questão importa alertar para os seguintes pontos:

Fig. 10 — Os impactos das diferentes fontes de luz relativamente ao Sódio baixa pressão na luminância escotópica — Fonte: Journal of Quantitative Spectroscopy & Radiative Transfer 139 (2014) 21–26
Fig. 11 — Piloto na fronteira entre México e US. Pode comprovar-se pelas fotos que a reconversão para tecnologia LED permitiu baixar a altura dos apoios de 20 para 12 mts, diminuir a potência de 2160/824W e reduzir a poluição luminosa. Fonte: Strategies in Light — March 2016/Sta Clara — PNNL
Fig. 12 — Piloto na fronteira entre México e US. Pode comprovar-se pelas fotos que a reconversão para tecnologia LED permitiu baixar a altura dos apoios de 20 para 12 mts, diminuir a potência de 2160/824W e reduzir a poluição luminosa. Fonte: Strategies in Light — March 2016/Sta Clara — PNNL

Encandeamento e luz intrusiva | Parte IV

O encandeamento e a luz intrusiva são dois conceitos intrinsecamente ligados à poluição luminosa. São dois fenómenos associados à iluminação artificial e motivo de críticas aos LEDs. Mas serão agravados por fontes de luz com esta tecnologia?

Fig. 13 — Encandeamento — Fonte: http://www.kinglumi.com/

Encandeamento

Na IP, o encandeamento nas suas duas vertentes é impossível de anular, mas pode ser minimizado através do design da luminária e das opções do projeto.

Fig. 14 — Encadeamento desconfortável/incapacitante -Fonte: Strategies in Light — March 2016/Santa Clara — David Cox Sturdy Corporation
Fig. 16 — Limites aproximados para ângulos de emissão da luminária que contribuem para o encandeamento do condutor e do peão.
Fig. 17 — As linhas pretas mostram o nível de desconforto experimentado e relatado por observadores que visualizam fontes de luz da mesma intensidade, mas em diferentes comprimentos de onda. A linha com os pontos sólidos são os dados de observadores mais jovens (20 a 30 anos); A linha com os círculos abertos representa observadores mais velhos (60 a 70 anos). Vemos um aumento significativo na percepção do brilho com uma mudança na cor da luz, especialmente em direção ao extremo azul do espectro. Isto é válido para ambos os grupos de observadores. Fonte: Illinois Coalition for responsible outdoor lighting

Luz intrusiva

Fig. 18 — A diferença entre uma luminária com iodetos metálicos e outra com LEDs, onde se pode ver ganhos em todos os sentidos. Fonte: Illinois Coalition For Responsible Outdoor Lighting — http://www.illinoislighting.org/

LED e os impactos na biodiversidade | Parte V

Tal como o ser humano, os restantes seres vivos, aves, peixes, insetos, plantas, etc. têm um ritmo circadiano, mas com uma diferença: contrariamente aos humanos, estes não têm mecanismos de defesa. Quando submetidos a um sistema de iluminação pública artificial, o dia e a noite confundem-se.

Fig. 20 — http://kevingaston.com
Fig. 21 -Comparação da DES entre a Lâmpada vapor de sódio alta pressão e um LED branco a fósforo convertido Fonte: Dialight

Portanto, pode concluir-se que neste caso um LED de TC 2700K tem mais impacto que um LED com 4000K (sendo menor a diferença se os LEDs tiverem ambos IRC70) e que este tem mais impacto que uma lâmpada de vapor de sódio alta pressão!!!

Fig. 22 — Exemplo do uso da cor para a cultura de plantas. Fonte: http://home.ftempo.com/horticultural-led-grow-lights/

LED e os impactos fotobiológicos nos humanos — Parte I | Parte VI

Neste ponto irei debruçar-me mais sobre os impactos da “luz azul” dos LEDs na disrupção do ritmo circadiano dos humanos. Impactos ao nível da retina também existem, mas sobre estes existem diretrizes e normas internacionais que as luminárias devem cumprir e que são enumeradas em baixo. (13)

Fig. 23 — Ritmo circadiano dos humanos — Fonte: https://iesedmonton.org

Estes três documentos fornecem definições harmonizadas de riscos de radiação ótica, limites de exposição, técnicas de medição adequadas e um sistema de classificação de risco.

Fig. 24 — Efeitos da luz no nosso cérebro. Fonte: www.prevention.com
Fig. 25 — How to fix a broken clock — Analyne M. Schroeder and Christopher S. Colwell

Melanopsina: fotopigmento encontrado em foto-receptores da retina que estão envolvidos na regulação dos ritmos circadianos, do reflexo da pupila, e outros respostas não-visuais à luz.

LED e os impactos fotobiológicos nos humanos — Parte II | Parte VII

A luz tem um papel fundamental no ritmo circadiano e atua através de 5 variáveis: Intensidade, Duração Distribuição, Período e Espectro da Exposição.

Fig. 26 -Iluminação diversa — Fonte: Shutterstock

Lembramos que o pico de “luz azul” nos LEDs brancos (fósforo convertido), está compreendido entre os 445 nm e 465 nm, portanto, algo desviado dos 480/490 nm da curva melanópica.

Fig. 27 — Sensibilidade espectral dos cinco fotorecetores humanos conhecidos, juntamente com a curva de resposta fotópica usada para definir e quantificar a saída de luz de uma fonte de luz. Dados da CIE TN 003: 2015. — Fonte: Lighting Research Center
Fig. 28 — A supressão da melatonina (%) pelo sistema circadiano humano em resposta a dois LEDs “cool-white”, haleto de metal (MH) e fontes de sódio de alta pressão (HPS) traçados para uma ampla gama de níveis de iluminância fotópica da córnea. — Fonte: LRC — The Potential of Outdoor Lighting for Stimulating the Human Circadian System

Nota: No caso de observadores de maior idade são espectáveis reduções menores devido à maior densidade do cristalino e menor abertura da pupila. Do mesmo modo haverá menores reduções para tempos de exposição menores que uma hora.

Fig. 30 — Iluminâncias por fontes de luz. — fonte: LRC
Fig. 29 — Condições de referência e dois cenários de iluminação utilizados para calcular a estimulação de luz circadiana efetiva para quatro fontes de luz. — Fonte: LRC — The Potential of Outdoor Lighting for Stimulating the Human Circadian System

Com isto em mente, peço-lhe que analise e reflita acerca das próximas imagens.

Fig. 31 — Em média estamos sob iluminação publica 7% do total da noite e é isso que nos causa os maiores problemas na saúde? Tablets, televisões, computadores, telemóveis? — Fonte: © Innovatedcaptures | Dreamstime.com
Fig. 32 — Pode verificar qual o impacto da IP nesta imagem? Fonte: http://www.geomarketing.com/
Fig. 33 — E qual o contributo da IP para poluição luminosa, nesta imagem? - Fonte: www.conserve-energy-future.com
Fig. 34 — Quando regressamos para casa o problema maior é a IP? Se os LEDs são maus para a IP, o que serão os faróis LED dos automóveis? Fonte: www.bbc.co.uk
Fig. 35 — Será que a iluminação residencial não contribui mais para a disrupção do ritmo circadiano? — Fonte: www.conserve-energy-future.com
Fig. 36 — Com níveis de RTV de 1000/2000 Lux verticais, por duas ou mais horas, o problema é a IP a caminho de casa? — Fonte: Business Wire

Conclusão | Parte VIII

A conclusão a retirar da orientação da AMA é a importância de combinar adequadamente os equipamentos de iluminação para cada situação, independentemente da tecnologia utilizada. Mais do que qualquer outra tecnologia, os LEDs oferecem a capacidade de fornecer para cada aplicação a quantidade certa de luz, com o espectro certo, onde se precisa e quando se precisa.

Face a tudo o que foi exposto, e com base no que se conhece hoje, é no projeto que se faz a diferença e se encontra a sustentabilidade caso a caso. O LED está longe de constituir um problema e quando bem aplicado é solução, com todas as mais valias que se lhe atribuem e onde cabem todas as temperaturas de cor.

Referências

Outras referências

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